국내 주요 3대 하천인 한강, 낙동강, 금강에 대하여 하상재료의 입도분포를 이용하는 방법과 수치모형을 이용하는 방법으로 조도계수를 연구하였고, 기존의 하천정비기본계획에서 제시하고 있는 조도계수와 비교 검토하였다. 일반적으로 하천의 흐름을 해석할 때 수리학적 모형을 주로 이용하고 있으며, 특히 1차원 홍수위 계산을 위해 HEC-2, HEC-RAS, FLDWAV 모형 등을 이용하고 있다. 이들 수치모형을 이용하여 정확한 홍수위를 계산하기 위해서는 정확한 지형자료와 상 하류 경계조건 그리고 해석하고자 하는 하천 구간에 대응하는 최적의 조도계수가 필요하다. 이들 중 지형자료와 상 하류 경계조건은 비교적 손쉽게 정확한 자료의 확보가 가능하나, 조도계수의 경우 실무에서 일반적으로 사용하고 있는 값은 해석하고자 하는 위치와 유량에 관계없이 기존 문헌에 제시된 일정한 값을 적용하거나, 합리성이 결여된 방법으로 추정한 값을 사용하는 등 그 정확성 및 객관성에서 문제점이 있을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 국내 3대 하천에 대하여 다양한 유량구간과 위치에 대응하는 최적화된 조도계수를 산정하고 비교 검토하였다. 본 연구에서 제안된 결과는 수리학적 모형을 이용하여 홍수추적을 수행하는데 있어 중요한 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.
국내 주요 3대 하천인 한강, 낙동강, 금강에 대하여 하상재료의 입도분포를 이용하는 방법과 수치모형을 이용하는 방법으로 조도계수를 연구하였고, 기존의 하천정비기본계획에서 제시하고 있는 조도계수와 비교 검토하였다. 일반적으로 하천의 흐름을 해석할 때 수리학적 모형을 주로 이용하고 있으며, 특히 1차원 홍수위 계산을 위해 HEC-2, HEC-RAS, FLDWAV 모형 등을 이용하고 있다. 이들 수치모형을 이용하여 정확한 홍수위를 계산하기 위해서는 정확한 지형자료와 상 하류 경계조건 그리고 해석하고자 하는 하천 구간에 대응하는 최적의 조도계수가 필요하다. 이들 중 지형자료와 상 하류 경계조건은 비교적 손쉽게 정확한 자료의 확보가 가능하나, 조도계수의 경우 실무에서 일반적으로 사용하고 있는 값은 해석하고자 하는 위치와 유량에 관계없이 기존 문헌에 제시된 일정한 값을 적용하거나, 합리성이 결여된 방법으로 추정한 값을 사용하는 등 그 정확성 및 객관성에서 문제점이 있을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하고자 국내 3대 하천에 대하여 다양한 유량구간과 위치에 대응하는 최적화된 조도계수를 산정하고 비교 검토하였다. 본 연구에서 제안된 결과는 수리학적 모형을 이용하여 홍수추적을 수행하는데 있어 중요한 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 판단된다.
Manning's roughness coefficients for the Han River, the Nakdong River and the Geum River were determined by the hydraulic models using their field measurements. The roughness coefficients of present study were compared with the ones of the conventional references. The hydraulic models, such as HEC-2...
Manning's roughness coefficients for the Han River, the Nakdong River and the Geum River were determined by the hydraulic models using their field measurements. The roughness coefficients of present study were compared with the ones of the conventional references. The hydraulic models, such as HEC-2, HEC-RAS and FLDWAV models, are usually applied to a river flow analysis. In order to compute the accurate flood level with the numerical models, accurate information about river sections, the upstream and downstream boundary conditions, and the appropriate roughness coefficients are indispensable. It is hard to obtain the reasonable roughness coefficient of the river, in the other hand the river cross sectional data and the boundary conditions are relatively easy to acquire. The coefficient values from the references are applied in many applications without considering the variation of locations and discharges of the river, or the values are unreasonably estimated. The final results from this study will give a reasonable and important data to perform the flood routing in the Korea river.
Manning's roughness coefficients for the Han River, the Nakdong River and the Geum River were determined by the hydraulic models using their field measurements. The roughness coefficients of present study were compared with the ones of the conventional references. The hydraulic models, such as HEC-2, HEC-RAS and FLDWAV models, are usually applied to a river flow analysis. In order to compute the accurate flood level with the numerical models, accurate information about river sections, the upstream and downstream boundary conditions, and the appropriate roughness coefficients are indispensable. It is hard to obtain the reasonable roughness coefficient of the river, in the other hand the river cross sectional data and the boundary conditions are relatively easy to acquire. The coefficient values from the references are applied in many applications without considering the variation of locations and discharges of the river, or the values are unreasonably estimated. The final results from this study will give a reasonable and important data to perform the flood routing in the Korea river.
자연 하천에서의 Manning 조도계수 n (이하 조도계수라고 부른다)은 주로 수위, 유량, 만곡, 하상재료, 하상경사, 수로바닥의 형상, 단면형상의 변화, 하상과 제방 비탈면에서의 식생 상태, 하천구조물의 영향 등, 상당히 복합 적인 하천특성인자들에 의해서 영향을 받는다. 특히 공간 적으로 때로는 시간적으로 변하는 값이기 때문에 조도계수를 일반화하기는 매우 어렵다.
일본 하도계획 검토안내서는 어떤 이론에 기초해 조도계수를 산정했는가?
Cowan (1956)과 Chow (1959)는 각각의 하천특성인자들이 조도계수에 미치는 영향에 대해서 계수를 정하고 이들 계수의 조합으로 조도계수를 산정하는 방법을 제안하였으며, Barnes (1967)는 미국지역의 50개 하천에 대해서 사진과 설명 데이터들을 바탕으로 만제유량에 대해서 검증된 조도계수를 제시하였다. 일본 하도계획 검토안내서(국토기술연구센터, 1989) 에서는 세그먼트 이론에 기초하여 하도 특성별로 하상재료와 소규모 하상파의 형성을 고려하여 주수로의 조도계수를 산정하고 있다. 이 외에도 영국의 CES 방법과 뉴질랜드의 하천 조도 자료집을 참조하는 방법 등이 있다.
Manning 조도계수를 일반화하기 매우 어려운 이유는?
자연 하천에서의 Manning 조도계수 n (이하 조도계수라고 부른다)은 주로 수위, 유량, 만곡, 하상재료, 하상경사, 수로바닥의 형상, 단면형상의 변화, 하상과 제방 비탈면에서의 식생 상태, 하천구조물의 영향 등, 상당히 복합 적인 하천특성인자들에 의해서 영향을 받는다. 특히 공간 적으로 때로는 시간적으로 변하는 값이기 때문에 조도계수를 일반화하기는 매우 어렵다. Cowan (1956)과 Chow (1959)는 각각의 하천특성인자들이 조도계수에 미치는 영향에 대해서 계수를 정하고 이들 계수의 조합으로 조도계수를 산정하는 방법을 제안하였으며, Barnes (1967)는 미국지역의 50개 하천에 대해서 사진과 설명 데이터들을 바탕으로 만제유량에 대해서 검증된 조도계수를 제시하였다.
참고문헌 (21)
건설교통부(1992a). 금강 하천정비기본계획(보완).
건설교통부(1992b). 한강수계치수기본계획(남한강 하천정비기본계획).
건설교통부(1993). 낙동강 하천정비기본계획(보완III).
건설교통부(2002a). 한강 수계 하천정비기본계획(변경).
건설교통부(2002b). 북한강 수계 하천정비기본계획(보완).
국토기술연구센터(일본) (1989). 하도계획 검토 안내서.
김지성, 이찬주, 김원(2007). "실측 수위에 의한 자갈하천의 조도계수 산정." 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제40권, 제10호, pp. 755-768.
Fread, D.L., and Lewis, J.M. (1998). The NWS FLDWAV Model Quick Users Guide, NOAA, Silver Spring.
Garde, R.J., and Raju, K.G. (1978). Mechanics of Sediment Transportation and Alluvial Stream Problems, Wiley Eastern, New Delhi.
Henderson, F.M. (1966). Open Channel Flow. Macmillan, London.
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Meyer-Peter, E., and Muller, R. (1948). "Formulas for bed-load transport." Proceedings of the 3rd Meeting of IAHR Stockholm, pp. 39-64.
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